基于無人機測繪的地理信息定位技術研究

盧何曄 吉加惠

【摘?要】本文分析了一種基于三角測量的無人機測繪地理信息定位方法。將無人機采集的影像進行拼接、幾何糾正、配準和融合，建立無人機測繪的地理信息定位坐標。在此基礎上，利用誤差方程公式計算地理信息定位的地面控制點，將控制點向量坐標當作帶權虛擬的觀測值，根據地理信息控制點進行分類，選取清晰的無人機影像和定位標志，計算三角測量的無人機測繪地理信息定位的平均值和均方差，實現無人機測繪的地理信息定位技術。實驗結果表明，提出方法不僅可以獲得高分辨率的地理信息影像，還可以提高地理信息定位的準確性。

【關鍵詞】無人機測繪;地理信息;定位技術

Research on Geographic Information Location Technology Based on UAV Mapping

Lu He-ye，Ji Jia-hui

（Jiangsu Suzhou Geological Engineering Investigation Institute?Suzhou?Jiangsu?215129）

【Abstract】This paper analyzes a method based on triangulation for geographic information mapping of UAV mapping. The images acquired by the drone are spliced， geometrically corrected， registered and fused， and the geographic information positioning coordinates of the UAV mapping are established. On this basis， the ground control point of geographic information location is calculated by the error equation formula， and the vector coordinate of the control point is regarded as the virtual observation value， and the geographic information control points are classified to select clear drone images and positioning marks. Calculate the average and mean square error of the geographic location of the unmanned aerial surveying and mapping of the drone， and realize the geographic information localization technology of the UAV mapping. The experimental results show that the proposed method can not only obtain high-resolution geographic information images， but also improve the accuracy of geographic information positioning.

【Key words】UAV mapping; geographic information; positioning technology

無人機測繪地理信息定位技術作為一種新型的技術得到了廣泛的使用。它可以利用無人機遙感系統搭建無人機平臺，并對地理信息進行定位。無人機的起飛方式有直升式和滑翔式等，降落方式有滑降和傘降等。無人機的動力來源有油能和電能。航線的設計和導航系統是無人機測繪的控制核心。無人機測繪地理信息技術被廣泛應用在眾多測繪部門，并起到重要作用。作為一種新的地理信息定位技術，需要結合實際情況和需求，實現無人機技術在地理信息定位中的應用。

1. 無人機測繪的地理信息定位技術

1.1?無人機遙感技術圖像影像拼接。

（1）利用無人機遙感技術可以分析影像的分辨率，通過像元的大小和相機的焦距，計算出比例尺對無人機飛行的高度要求。無人機遙感技術的像幅小，影像數據多，是低空遙感技術。若想得到完整的地理區域影像，需要對圖像進行拼接測繪。無人機自身較輕，在低空飛行時會受到周圍的氣流影響，導致飛行不穩定，故需對無人機影像進行拼接、幾何糾正、配準和融合。

（2）通過對地理信息的查詢獲得一些無人機影像，再把所有獲得的無人機影像拼接起來可以得到區域的完整影像。無人機影像拼接是無人機測繪地理信息定位技術的研究熱點。地理地形圖和分辨率高的遙感圖可以獲取到標準的無人機影像。將標準的影像糾正后放到對應的地理圖像空間中，選擇無人機影像和標準的圖像進行同名控制，并利用控制點的數據對無人機影像幾何變化數學模擬，建立無人機測繪圖像和地理信息之間的關系，實現了無人機測繪影像的幾何糾正，并且賦予了地理信息的定位。對地理信息的查詢采用同一圖像，確保了無人機測繪地理影像重疊的正確性。

1.2?構建無人機測繪圖像的地理信息坐標。

（1）將上述融合后的影像按地理坐標的信息進行鑲嵌，獲得全景圖。利用GDAL數據轉換庫（庫中包含像素和地理坐標的轉換函數），將無人機測繪影像的地理信息坐標進行鑲嵌處理，并對其過程進行簡化，可以提高圖像的拼接效率。地理影像重疊區域不經過處理，直接將后一幅圖像覆蓋在前一幅圖像上，此時，圖像的邊界會出現錯位現象。圖像錯位的原因是無人機遙感技術拍攝時不垂直，或者無人機鏡頭變形等，導致無人機拍出的影像像素不均勻無法準確獲取地理信息的定位。

（2）為了消除視覺上的錯覺，對重疊區域進行處理，將對角線當作拼接線，在拼接線兩端選擇一定的寬度進行操作，并輸出圖像。

1.3?三角測量的無人機測繪地理信息定位技術。

在獲取到地理信息坐標的基礎上，利用誤差方程公式計算地理信息定位的地面控制點。將控制點向量坐標當作帶權虛擬的觀測值，根據地理信息控制點進行分類。選取清晰的無人機影像和定位標志，計算三角測量的無人機測繪地理信息定位的平均值和均方差。最終實現無人機測繪的地理信息定位技術。對地理信息控制點進行分類，可以分為高程控制點和平面控制點等。在無人機測繪實際采集地理信息過程中，選取清晰的無人機影像和定位標志，例如道路交叉口、田地界線、河流等。對無人機影像處理時，影像與實際地理信息有差異現象，需分析三角測量的無人機測繪地理信息定位的平均值和均方差。

2. 實驗結果與分析

（1）實驗采用內存為2GB的計算機，實驗的編程環境為MicrosoftVisualC++，利用無人機測繪出一個地面圖像，并對其進行局部放大，識別各部分地表之間的關系，并對每一部分的地理信息進行定位，如圖1、圖2所示。

（2）分析圖1和圖2可知，無人機測繪的地理信息技術可以采集圖像，并在圖像中提取地理信息。從圖中可以看出各部分地表之間的緊湊關系，視覺效果較好。利用圖像的觀測點、地理坐標等條件對無人機測繪地理信息定位技術的準確性進行對比實驗。在分析無人機測繪地理信息定位技術準確性的基礎上，進一步對獲取到地理信息的圖像分辨率進行實驗，測試是否能清晰分辨出地理信息的具體位置，測試對比如圖3、圖4所示。

（3）分析圖3、圖4可知，本文方法中1～3號圖的分辨率為60%;4號圖的分辨率為50%;5～7號圖的分辨率為70%;8號圖的分辨率為60%;8幅圖的分辨率在50%～70%。文獻[5]方法中1，3～6號圖的分辨率為30%;2號圖的分辨率為40%;7號圖的分辨率為35%;8號圖的分辨率為40%;8幅圖的分辨率在30%～40%之間。實驗結果對比得知，提出方法地理信息影像的分辨率較高，可以清晰地獲得地理信息的具體位置。

3. 結束語

綜上所述，在最近幾年中，無人機遙感技術成了十分熱門的技術被應用在測繪工程中，對提高測量工作結果的準確性有著重要的作用。本文利用無人機測繪對地理信息進行定位研究，測繪出地面圖像，并對其進行局部放大，識別各部分地表之間的關系。利用圖像的觀測點、地理坐標等條件分析無人機測繪地理信息定位技術的準確性。在分析無人機測繪地理信息定位技術準確性的基礎上，進一步對獲取到地理信息的圖像分辨率進行測試，得出本文方法對地理信息定位的準確性較高且獲取的圖像分辨率較高。

參考文獻

[1]?張志輝，羅玉鳳.無人機遙感技術在測繪工程測量中的應用分析[J].科技風，2019（08）：115+122.

[2]?周小杰，胡振彪，喬新.無人機傾斜攝影技術在大比例尺地形圖測繪中的應用[J].城市勘測，2019（01）：63～66.

[3]?關毅.虛擬測量在無人機測繪成果中的應用[J].中外企業家，2019（02）：131.

[4]?趙鈞儒，李壘，張明杰.測繪工程測量中無人機遙感技術的應用研究[J].建材與裝飾，2018（42）：208～209.